什么是WiFi 6（802.11ax）？
WiFi 6（Wi-Fi 6），也被称为802.11ax，是继Wi-Fi 5 (802.11ac)之后的最新一代Wi-Fi工业标准。在Wi-Fi 6发布之前，Wi-Fi标准是通过从802.11b到802.11ac的版本号来标识的。随着Wi-Fi标准的演进，Wi-Fi联盟为了便于Wi-Fi用户和设备厂商轻松了解Wi-Fi标准，选择使用数字序号来对Wi-Fi重新命名。
Wi-Fi 6标准引入了OFDMA、上/下行MU-MIMO、BSS Coloring、TWT等新技术，性能上得到跨越式提升，带宽和并发用户数相比Wi-Fi 5提升了4倍，并且时延更低、更节能。
Wi-Fi 6解决了什么问题？
Wi-Fi 6设计之初就是为了应对高密度无线接入和高容量的无线业务，比如室外大型公共场所、高密场馆、室内高密无线办公、电子教室等场景。
在这些场景中，接入Wi-Fi网络的客户端设备将呈现巨大增长，另外，还在不断增加的语音及视频流量也对Wi-Fi网络带来调整。众所周知，4K视频流（带宽要求50Mbps/人）、语音流（时延小于30ms）、VR流（带宽要求75Mbps/人，时延小于15ms）对带宽和时延是十分敏感的，如果网络拥塞或重传导致传输延时，将对用户体验带来较大影响。
现有的Wi-Fi 5（802.11ac）虽然也能提供大带宽能力，但是随着接入密度的不断上升，吞吐量性能遇到瓶颈。而Wi-Fi 6则是通过引入OFDMA以及上/下行MU-MIMO等新技术，使得性能上得到跨越式提升，带宽和并发用户数相比Wi-Fi 5提升4倍，并且时延更低。电子教室为例，以前如果是100多位学生的大课授课形式，传输视频或是上下行的交互挑战都比较大，而Wi-Fi 6网络将轻松应对该场景。
Wi-Fi 6 vs Wi-Fi 5
Wi-Fi 6作Wi-Fi 5的继任者，相比Wi-Fi 5不仅仅体现在速率的提升上，更主要体现在高密场景下的用户性能提升。
WiFi 6 vs WiFi 5
大带宽
过去每一代Wi-Fi的标准，一直致力于提升速率。经过20多年的发展，Wi-Fi 6在160MHz信道宽度下，理论最大速率已经达到9.6Gbps，是802.11b的近900倍。
Wi-Fi 6速率的提升除了采用更高阶的1024-QAM编码方式外，也得益于Wi-Fi 6相较于Wi-Fi 5增加了子载波数量、空间流数，以及Symbol传输时间（单次单终端）由Wi-Fi 5的3.2μs提升到12.8μs。
低时延
在低时延场景，例如VR/AR-互动操作模拟、全景直播、互动式游戏、沉浸式会议、高清无线投屏等，Wi-Fi 5的30ms时延已经无法满足需求，而Wi-Fi 6则是通过OFDMA有效减少冲突，提升频谱利用率，并且空间复用技术BSS Coloring减少了同频干扰，令时延降低至20ms。
节能
随着IoT设备广泛应用，除了提升终端速率外，Wi-Fi 6更是关注了终端的耗电情况。
Wi-Fi 6采用TWT技术，按需唤醒终端Wi-Fi，加上20MHz-Only技术，能进一步降低终端的功耗。
Wi-Fi 6核心技术
以下是Wi-Fi 6的核心新技术。
OFDMA频分复用技术
Wi-Fi 6之前，数据传输采用的是OFDM模式，用户是通过不同时间片段区分出来的。每一个时间片段，一个用户完整占据所有的信道资源，并且发送一个完整的数据包。
Wi-Fi 6中引入了一种更高效的数据传输模式，叫OFDMA（因为Wi-Fi 6支持上下行多用户模式，因此也可称为MU-OFDMA），它通过将子载波分配给不同用户并在OFDM系统中添加多址的方法来实现多用户复用信道资源。迄今为止，它已被许多无线技术采用，例如3GPP LTE。在该模式下，单个用户不再是独占完整的子载波，而是多用户共享信道资源，实现频谱利用率的提升。
WiFi 6 OFDMA频分复用技术
上/下行MU-MIMO技术
MU-MIMO使用信道的空间分集来在相同带宽上发送独立的数据流，与OFDMA不同，所有用户都使用全部带宽，从而带来多路复用增益。终端受天线数量受限于尺寸，一般来说只有1个或2个空间流（天线），比AP的空间流（天线）要少，因此，在AP中引入MU-MIMO技术，同一时刻就可以实现AP与多个终端之间同时传输数据，大大提升了吞吐量。
MU-MIMO在Wi-Fi 5就已经引入，但只支持下行4x4 MU-MIMO。在Wi-Fi 6中进一步增加了MU-MIMO数量，可同时支持上/下行8x8 MU-MIMO。
WiFi 6的上/下行MU-MIMO技术
虽然Wi-Fi 6标准允许OFDMA与MU-MIMO同时使用，但不要将OFDMA与MU-MIMO混淆。OFDMA支持多用户通过细分信道（子信道）来提高并发效率，MU-MIMO支持多用户通过使用不同的空间流来提高吞吐量。OFDMA与MU-MIMO的对比如下：
OFDMA与MU-MIMO对比
空分复用技术（SR）和BSS Coloring
802.11ax中引入了一种新的同频传输识别机制，叫BSS Coloring着色机制，在PHY报文头中添加BSS color字段对来自不同BSS的数据进行“染色”，为每个通道分配一种颜色，该颜色标识一组不应干扰的基本服务集（BSS），接收端可以及早识别同频传输干扰信号并停止接收，避免浪费收发机时间。如果颜色相同，则认为是同一BSS内的干扰信号，发送将推迟；如果颜色不同，则认为两者之间无干扰，两个Wi-Fi设备可同信道同频并行传输。以这种方式设计的网络，那些具有相同颜色的信道彼此相距很远，此时可将这种信号设置为不敏感，从而实现空间复用。
WiFi 6 BSS Coloring
目标唤醒时间（TWT）
目标唤醒时间TWT（Target Wake Time）是802.11ax支持的另一个重要的资源调度功能，它借鉴于802.11ah标准。它允许设备协商什么时候和多久会被唤醒，然后发送或接收数据。此外，Wi-Fi AP可以将客户端设备分组到不同的TWT周期，从而减少唤醒后同时竞争无线介质的设备数量。TWT还增加了设备睡眠时间，对采用电池供电的终端来说，大大提高了电池寿命。
WiFi 6 目标唤醒时间（TWT）
更高阶的调制技术（1024-QAM）
Wi-Fi 6标准的主要目标是增加系统容量，降低时延，提高多用户高密场景下的效率，但更好的效率与更快的速度并不互斥。Wi-Fi 5采用的256-QAM正交幅度调制，每个符号传输8bit数据，Wi-Fi 6将采用1024-QAM正交幅度调制，每个符号位传输10bit数据，从8到10的提升是25%，也就是相对于Wi-Fi 5来说，Wi-Fi 6的单条空间流数据吞吐量又提高了25%。
WiFi 6 1024-QAM
支持2.4GHz频段
我们都知道2.4GHz频宽窄，且仅有3个20MHz的互不干扰信道（1，6和11），在Wi-Fi 5标准中已经被抛弃，但是有一点不可否认的是2.4GHz仍然是一个可用的Wi-Fi频段，在很多场景下依然被广泛使用，因此，Wi-Fi 6标准中选择继续支持2.4GHz，目的就是要充分利用这一频段特有的优势。
覆盖范围提升
由于Wi-Fi 6标准采用的是Long OFDM Symbol发送机制，每次数据发送持续时间从原来的3.2μs提升到12.8μs，更长的发送时间可降低终端丢包率；另外Wi-Fi 6最小可仅使用2MHz频宽进行窄带传输，有效降低频段噪声干扰，提升了终端接受灵敏度，增加了覆盖距离。
WiFi 6 Long OFDM Symbol与窄带传输带来的覆盖距离提升
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作者：SE_You
链接：https://www.cnesa.cn/1129.html
来源：CNESA
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